中國太陽能熱利用進展與發展對策

近十年來中國太陽熱轉換方面的最突出的成績是實現了太陽集熱器和熱水器技術的產業化。 迄今中國已有500 多家大中型企業生產平板集熱器和真空管熱水器，2000 年銷售量達600 萬m 2 ，總保有量達2600 萬m 2 ，并以20%年增長率發展。

太陽熱轉換裝置的產業化使太陽能技術有可能在建筑節能的領域(熱水，采暖，空調)發揮 它的潛力。中國的太陽能熱轉換產業正在與建筑界一起研究太陽熱水系統與建筑一體化問題， 并已有一些示范。太陽能空調已列入科技攻關，已有較大規模的示范裝置其經濟性尚待評估。

中國太陽熱轉換技術的應用有廣泛的市場。特別是西部開發中有潛力。本文也指出了當前存在的發展障礙，并提出了有關政策和技術進步的建議。

1 引言

中國人口眾多，已接近13 億，其中70% 生活在農村。近20 年來中國經濟快速發展， 人民生活不斷提高，對能源的需求亦隨之遞增。煤是中國主要的一次能源的資源。燃煤引起的環境問題已成為中國可持續發展戰略中的要認真對待的問題。

中國政府十分關注國家的人口，資源和環境的可持續發展，并積極采取對策。她對 1992 年在里約日內盧召開的聯合國環境與發展大會作出的全球可持續發展戰略的決議作了 迅速的反響。國務院于1994 年討論通過了關于中國可持續發展戰略與對策的白皮書 —《中 國21 世紀議程》。在該文件中指出: “把開發可再生能源放到國家能源發展戰略的優先地 位….”，并“要加強太陽能直接和間接利用技術的開發”。在該文件的基礎上，國家計委，國家經貿委和國家科委于1996 年聯合制定了《新能源和可再生能源發展綱要（1996 - 2010 ）》。

中國有較豐富的太陽能資源。其太陽輻射資源區劃分為四個資源帶：一類為資源豐富地區（H ≥6700 MJ/m 2 ）；二類為資源較豐富地區（H =5400 -6700 MJ/m 2 ）；三類為資源一 般地區（H =4000 -5400 MJ/m 2 ）和四類為貧乏地區（H<4200 MJ/m 2 ）。年太陽能總輻射量 超過5 MJ/m 2 ，年太陽輻照時數超過2200 小時的太陽能利用條件較好的地區占國土的2/3 ， 故開發太陽能利用是實現中國可持續發展戰略的有效措施之一。 經初步預測，到2010 年 太陽能利用可達4.67 Mtce 。在中國的特定條件下，太陽能熱利用已為農村能源的開發做出 了貢獻。

2 太陽能熱利用在中國農村能源建設中的貢獻

中國的太陽能熱利用技術研究開發始于20 世紀70 年代末，其重點置于簡單，價廉的 低溫熱利用的適用技術，如太陽能溫室，太陽灶，被動太陽房，太陽熱水器，和太陽干燥 器。這類技術在農村得到推廣應用，為緩解農村能源短缺，改善農村生態環境和農民生活起了積極的作用，并收到了實效。目前已發展了600 萬畝太陽能溫室種植蔬菜，年收入300 億元以上，農民的經濟狀況得到了改善。在中國西北地區有30 萬臺太陽灶投入使用，每臺太陽灶每年節約600 -1000 公斤柴草。在農村已安裝了750 萬m 2 的被動太陽房，每年總 共可節約18 萬噸標煤。在中小城市和村鎮已安裝了1500 萬m 2 的太陽熱水器，年節約180 萬噸標煤。這些成功的實踐充分表明低溫太陽能熱轉換技術確實在農村能源建設中發揮了 重要作用，為持續發展的總目標做出了貢獻。

3 蓬勃發展的中國太陽熱水器產業

20 世紀80 年代太陽熱水器列入國家“六·五”和“七·五”科技攻關項目。主要的 研發項目是高效平板太陽集熱器和全玻璃真空集熱管。在90 年代全玻璃真空集熱管的科技成果通過中試轉化為生產力—形成自行設計和配套的集熱管生產線是科技攻關的最杰出的 成果。產品上市后得到了用戶的認可。1986 年引進了加拿大的銅鋁復合平板集熱器板芯的生產線，并自行研制了與之配套的陽極氧化的選擇性涂層的生產線，它們使國內的平板集 熱器的制造水平上了新臺階。在90 年代開發了熱管真空集熱管并已投產。 這些努力為中國太陽熱水器產業的誕生奠定了物質基礎。

隨著人們生活的不斷提高，對生活熱水需求的激增促進了太陽熱水器市場的迅速發展，成為產業發展的原動力。到2000 年中國已有約500 個具有一定規模生產的太陽能熱水器生 產企業。其中，有10 個企業的年銷售額超過1 億元，12 個的年銷售額在5000 萬至1 億元 之間，31 個在1000 萬至5000 萬之間。近年來，太陽熱水器的市場以30%的速率遞增，見 表1 。2000 年的銷售量已達600 萬m 2 ，總安裝量已達2600 萬m 2 。現在，太陽熱水器的性 能價格比已可與電熱水器和燃氣熱水器相競爭，見表2 。它已與電熱水器和燃氣熱水器并列成為在市場上提供生活熱水三種設備之一。中國成為名副其實的世界上最大的太陽熱水 器的生產和應用的國家

中國的太陽熱水器品種主要有真空管型熱水器（含熱管真空管型），平板型熱水器和悶曬型熱水器三大類，其市場份額見表2 。市場的地區分布見表 3 。

為加強對太陽熱水器產品質量的監督，國家技術與產品質量監督局先后頒布了以下五項有關太陽熱水器的國家標準

• 平板太陽集熱器熱性能試驗方法 GB/T4271 -2000 (為原標準GB4271-84 的修訂版)
• 平板太陽集熱器產品技術條件 GB/T6424-1997 (為原標準GB6424-86 的修訂版)
• 家用太陽熱水器的熱性能試驗方法 GB 12915-1991
• 全玻璃真空集熱管 GB/17049-1997
• 全玻璃真空管太陽集熱器GB/T17683-1999

4 太陽能熱利用與節能建筑

4.1 太陽能熱利用在節能建筑中的重要地位

建筑業，交通運輸和工業一直是三大耗能用戶，在發達國家建筑能耗已占總能耗的 25 -40%。 在 建筑能耗中，采暖，制冷，空調和熱水占75%。太陽能低溫熱轉換技術能 實現以合理成本來滿足部分建筑用能的需求。 因而它作為一種建筑節能技術將有寬廣的市 場。 在20 世紀 90 年代中國建筑用能以采暖為主，采暖占總能耗的12%。隨著改革開放， 人民生活不斷提高，商品住宅開發已將成為國民經濟的主要支柱產業之一。據1996 年統計： 已建成的建筑有310 億m 2 ，在1995 — 2000 年間新建住宅 55 億m 2 ，到2010 年新建住 宅將增至 150 億m 2 ，建筑用能亦將急劇增加，接近發達國家的水平。為此，建設部制定了《建筑節能技術政策1996 — 2010 》，其目標是在1996 — 2000 年，在新建住宅的采暖 能耗要在1980 年當地通用設計能耗的基礎上節約 50%；從2005 年起新建住宅的采暖能耗 因在2000 年的基礎上再節約30%。文件指出：在太陽能較豐富的地區要積極推廣太陽能利 用。它將太陽能熱利用納入國家建筑節能的范疇，為太陽能利用發展奠定了重要的政策基礎。目前在城市中30%的家庭擁有熱水設備。 生活熱水能耗將是建筑能耗中不可忽略的份 額。而太陽熱水技術是目前太陽熱利用中最為成熟的技術，用太陽能解決住宅的部分生活熱水將是太陽能在建筑中應用的首選。

4.2 太陽熱利用系統與建筑結構的一體花

目前在中國，用于建筑的太陽熱利用系統是太陽熱水器和被動太陽采暖。被動太陽房本身就是通過建筑結構設計和新材料的應用來實現太陽能采暖的技術。而在近十多年來， 在大量的現有建筑上，特別是住宅建筑上，就地零亂地安裝太陽熱水器，普遍出現了熱水器與建筑美學不協調的問題，在一定程度上影響了城市的景觀，而且又增加了工程安裝的 造價。澈底解決的辦法是預先將太陽能裝置（包括集熱器，熱水箱，管道和附件等）的布置考慮到建筑設計中去，實現太陽能系統與建筑的一體化。這個戰略措施必將起到擴大和 規范太陽熱水器的市場，推動太陽能熱利用產業的進一步發展的積極作用。1996 年在全國 建筑節能大會期間，中國農村能源行業協會太陽能熱利用專委會組織了50 家太陽熱水器生 產廠商參加建筑節能的展覽會，開創了太陽熱利用產品及進入建筑業的先驅。太陽熱水器生產廠商也看到了與建筑一體化的市場前景。目前，在江蘇，浙江，安徽，山東和北京等 地已有一些太陽熱水器生產廠商主動聯合當地的建筑設計院進行太陽熱水器與小區住宅一體化設計的試點和示范。取得了較好的效果。成果有待總結。

4.3 太陽能空調

近年來，隨著太陽熱水系統的成功開發利用，進一步開發太陽能熱水，采暖和空調的綜合系統，擴大太陽能熱利用的范圍已提到日程上來。太陽能熱驅動的空調系統列入國家 攻關項目，分別在山東乳山和廣東江門設立示范工程項目，并取得了有價值的結果。

1) 山東乳山項目 該項目是為一個新建的體育館（1000 m 2 建筑面積）在夏季提供空調，冬季采暖，春秋 季供應熱水。它于1999 年完成。該系統擁有2160 支熱管真空集管，凈吸熱面積為364 m 2 和一臺溴化鋰吸收式制冷機組。集熱器的布置與建筑屋頂一體化。 在典型的夏日 可提供1777.4 MJ/日的冷量，制冷COP=0.6 —0.7 。而在典型的冬日可提供 2996.6 MJ/ 日的供暖熱能，在春，秋季能提供32000 立升的45C 的熱水。

2) 廣東江江門項目 該項目是為一座辦公大廈的一層(600 m 2 )的空調和整個大樓的熱水。它采用了500 m 2 的平板集熱器和100kW 兩級溴化鋰吸收式制冷系統。它于1996 能建成。 這些綜合系統的經濟性尚待進一步的評估。

5 太陽能熱利用的發展潛力予測

在下10 — 15 年間低溫太陽熱利用仍是太陽熱利用的發展主流。太陽能系統與建筑一 體化的理念為太陽熱利用開拓了發展空間。太陽熱水器的發展預測見表4 。

在太陽資源豐富的一類地區，如西藏，甘肅，新疆，青海和寧夏等部分地區，有發展中高溫太陽熱利用的前景，如工業用熱或熱發電。它取決與技術進步和資金的到位

表4. 太陽熱水器的發展及其效益預測

6 發展對策

6.1 目前存在的障礙

• 太陽熱水器市場規范不力，產品質量良莠不齊。
• 對中高溫轉換技術的研究科技投入不足，至今尚無優秀的成果。
• 無可操作的激勵體制。
• 管理體制不明確氧氣分析儀·氣味檢測器·臭氧檢測儀·冰箱空調泄露檢測。

6.2 政策建議

• 政府有關部門要在<建筑節能技術政策(1996-2010)> 的基礎上，制定相應的
• 鼓勵太陽能在建筑中應用的法規。
• 進一步擴大市場，結合西部大開發計劃的實施，將太陽熱利用的技術和產品 推向西部市場。
• 制定激勵政策，拓寬資金渠道，強化科技投入。
• 加強對太陽能熱利用產品的質量監督，確立質量認證制度。
• 要加強國際合作，推動技術進步。

6.3 技術進步

• 太陽能低溫熱轉換系統與建筑一體化仍需組織攻關，鼓勵創新，最終要提出
• 可參考的標準圖。 要開發和推廣使用太陽能熱利用系統優化設計的應用軟件。
• 太陽能空調要在示范的基礎上認真做好經濟性評價并要在提高系統的性能 指標上繼續攻中高溫轉換系統研究開發要有高的起點，吸取國外的先進技術和經驗教訓。